有机金属卤化物钙钛矿量子点的可控构筑及光学性能的研究

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有机金属卤化物钙钛矿量子点由于其可调的发光波长和较大的双极电荷载流子密度,作为发光成分在发光器件中有很好的应用。钙钛矿量子点制备方法较多,再沉淀制备方法简便但会伴随钙钛矿纳米晶的生成,降低钙钛矿量子点的产率。如何实现纯钙钛矿量子点的合成并很好的揭示纳米材料的形成机理是一个热点问题。本文中,选取合适的反应成分,在多组分溶剂的作用下研究钙钛矿量子点的制备方法、形成机理和发光特性。首先用两步法制备出钙钛矿量子点和钙钛矿纳米晶,通过调控实现了钙钛矿纳米晶向钙钛矿量子点的部分转化,并对其制备机理和光学性能进行讨论。由此,进一步改变反应条件实现钙钛矿量子点发光波长的调控。本文中,主要分为两个部分:(1)选取层状无机组元溴化铅分子和有机组元溴甲胺分子,通过两步法制备CH3NH3PbBr3量子点。在两步法中,得到两种含铅中间体,PbBr2-DMF-OcAm量子点和PbBr2-DMF纳米晶;并通过调节油酸的剂量得到大小可调的CH3NH3PbBr3量子点(2.3-5.4 nm)和CH3NH3PbBr3纳米晶(25-300 nm)。其中CH3NH3PbBr3量子点的荧光量子产率为34%-71%,并且发光波长范围为500 nm-534 nm。两步法的合成过程中,层状结构和溶剂作用对量子点和纳米晶的形成有着重要作用,由此提出可行的反应机理。(2)钙钛矿量子点有较宽的发光波长范围。基于对钙钛矿量子点形成机理的认识,改变反应成分合成CsPbBr3,CH3NH3PbI3以及CH3NH3PbIxBr3-x钙钛矿量子点,发光波长范围为494 nm-684 nm,为钙钛矿量子点在光电器件中的广泛应用打下基础。通过调节表面活性剂的剂量制备出钙钛矿纳米片拓宽了钙钛矿材料的应用领域。
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